履带式起重机电气系统原理及关键技术

石磊

【摘要】大型履带起重机被广泛应用于搭建桥梁、安装发电设备、安装炼油设备、建设风力发电机以及建设海上工作平台等施工项目，但是在国内国外的履带式起重机占据市场主导地位，我国针对这样的现状制造了1350吨履带起重机，本文简单的介绍了它的配制系统和控制技术。重点介绍了履带式起重机在安全检测系统方面的发展。

【关键词】履带式起重机；1350吨；安全监控；关键技术

引言

履带式起重机在我国有着较大的发展空间和市场潜力，被广泛应用于国民经济各领域的起重运输设备，因此搞清楚履带式起重机的配制系统和控制技术相当重要。但是，每年在履带式起重机作业时发生的安全事故很多，为了保证安全生产，必须完善履带式起重机的安全监测系统，履带式起重机在安全监测方面的发展已经成为了现在发展的重要方向。

1、1350吨履带起重机

1.1 配制系统。以1350吨履带起重机为例，首先介绍一下整机的配制。整机主要由4个部分组成，分别为下车系统、转台系统、臂架系统和超起系统。其中每个系统又由好多部件组成。其中下车系统一般由四轮一带、履带架、车架、连接横梁以及中间体等部分组成。转台系统又包括前、后部转台、动力系统等。臂架系统则主要包括主臂和副臂，副臂是塔式的，副臂还有前后撑杆，前后拉板。至于超起重系统主要是指超起桅杆、超起撑杆、超起配重以及超起配重拉板等。1350吨履带起重机是在保证起重机的基本功能完善、工况齐全、性能相当的前提下，结合自己公司的实际研发和制造情况，对产品进行整合优化而生产出来的起重机。它参照了国外同类型起重机的设计思路，保留了国外产品的优点，加上它是根据实际设计、制造与使用情况设计，同时具备了自己独特的优点。1350吨履带起重机可以通过安装多路换向阀来实现多个马达系统，这样就能实现单泵对多马达系统的设计。

1.2 控制技术。这里主要介绍一下基于超起后拉板力矩检测的超起配重提升控制技术。这里所说的超起主要是指臂架系统里的臂架式超起桅杆。臂架式超起桅杆可以有效的改善臂架与拉板之间的几何关系，设计中将超起桅杆与超起配重相连，大大的增强了整体机器的稳定质量，当然超起配重的幅度一定要与超起桅杆相匹配，这样才能保证配重能够离开地面、正常行走以及进行回转作业。1350吨履带起重机仅仅通过增大超起后拉板力矩限制器来实现提高整机起重性能的设想。它将超起后拉板力矩限制器的力矩设置为400t，其余的拉板力矩限制器都设为300t。具体操作时要注意以下几点：一起升重物的负荷率要保持在25%左右，当然具体的负荷率要根据实际工况确定，但是数值要在25%上下浮动。二当配重与重物达到相同载荷率时才能停止垂直液压缸的操作，在操作垂直液压缸起升配重的时候要特别注意超起桅杆后拉板负载率应该控制在20%到90%之间。三在起重的时候应该使重物与配重交替起升，先配重离地再重物离地，不能单一方面一直起升，也不能先实现重物的离地。四超起配重的离地高度应该不低于200mm，不高于400mm。

2、履带式起重机的安全监控系统

履带式起重机又称为履带吊，是工程起重机行业内的一个重要门类。它具有吊重能力强、转弯半径小、带履行驶等优点，被广泛应用于安装工程、搭建桥梁工程等。但是，由于履带式起重机具有结构复杂、臂架组合模式多、重心高、高度大、作业环境复杂等特点，在实际作业中有很大的危险性。据可靠数据显示，每年因为履带式起重机的控制问题都会出现重大的人员伤亡问题，因此履带式起重机的安全监控系统的研究迫在眉睫。

3、系统的硬件设计

系统的硬件设计主要包括传感器信息采集电路的设计、键盘输入电路的设计、LED顯示电路的设计以及控制输出电路的设计等。

3.1 信息采集原理。在履带式起重机行业里，起重主要是通过电阻应变片来传感。它的根本工作原理是弹性体产生弹性变形。当弹性元件在外力作用下产生弹性变形后，会引起粘贴在其表面的转换元件的变形，而转换元件变形后，它的阻值就会发生增大或是减小的变化，然后再通过测量电路把电阻信号转换为电信号，这样就可以实现外力向电信号的转变。

3.2 信息采集途径。信息采集可以通过仰角信息采集和风速信息采集两种途径实现。对于履带式起重机来说，吊臂的扬起运动仰角范围为0到907°，为了限制力矩，吊臂的倾角检测非常重要。倾角的测量方法有很多种，我们通常因工作原理将其分为利用重力加速度的摆式倾角传感器、利用角速度积分的倾角传感器，利用角速度积分倾角传感器和复试倾角传感器三种。其中利用角速度积分原理进行监测必须限定角速度的漂移，必须进行初始对准，这样虽然能有效的测量倾角，但操作起来有点复杂。以加速为原理的测量则相对方便一点，它的测量范围也相对的宽一点，其中这类传感器一般都使用非线性的。现场风速信息采集用到的传感器是光电型数字风速传感器，它利用低惯性轻金属风杯随风旋转来带动同轴截光盘转动，用光电子扫描输出串输出相应于转数的脉冲频率对应值来进行信息采集与处理。

4、系统的软件设计

系统要想能够安全可靠的工作，必须在硬件系统与软件系统两方面都实现合理的设计。一般来说监控系统最好具有管理员模式和工作模式两种模式，这主要是考虑到系统功能和操作主体的不同。管理员模式主要是预设几何尺寸、最大静载荷、主副钩重等履带吊静态信息、传感器标定模块和设置模块等系统参数。工作模式是指管理员在设置实时数据采集模块、实时数据处理模块、实时输出模块等的参数下正常工作的模式。

系统的监控程序设计也很重要。监控程序的设计要实现系统的自检、初始化等，还要能处理键盘命令接口命令等。

结语

1350吨履带起重机是在充分学习国外经验以及同产品在使用中的问题后制造的。它在同吨位机型中更能满足市场需求，将渐渐打破国外产品占据国内国外市场主导地位的局面。当然，安全监测控制系统的实现还有很长的一段时间，但是相信随着科学技术的发展一定会发明出完美的履带式安全监测控制系统，届时监测范围将变得更大，我们的生产将更安全。

参考文献：

[1]李强，桂海莲. TZC1350履带起重机关键技术研究[J].起重运输机械， 2014（5）：61-64.